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Wasser ist eine Quelle von Terahertz-Strahlung

25.09.2017

Es ist bekannt, dass Wasser elektromagnetische Wellen im Terahertz-Bereich stark absorbiert, weshalb es lange Zeit als unwahrscheinlich galt, dass flüssiges Wasser als Quelle von Terahertz-Wellen fungieren könnte. Ein internationales Team von Wissenschaftlern hat jedoch gezeigt, dass eine dünne Wasserschicht von nicht mehr als 200 Mikrometern Dicke, die mit ultrakurzen Laserlichtpulsen bestrahlt wird, in der Lage ist, elektromagnetische Strahlung im Terahertz-Bereich auszusenden. Und eine solche Quelle von Terahertz-Wellen kann in Zukunft in drahtlosen Kommunikationstechnologien, industrieller Qualitätskontrolle und Aufnahmen mit hoher Auflösung und der Fähigkeit, tief in das zu filmende Objekt einzudringen, verwendet werden.

In ihren Experimenten fokussierten die Wissenschaftler das Licht eines Femtosekundenlasers, eines Lasers, dessen Pulsdauer in Femtosekunden (10^-12 Sekunden) gemessen wird, auf die Oberfläche einer dünnen Wasserschicht. Die Energie dieses Pulses führt zur Bildung einer Plasmawolke, bestehend aus Ionen und freien Elektronen, am Fokussierpunkt des Strahls. Ein Teil der Energie des Laserpulses wird für die zusätzliche Anregung von Ionen und Elektronen aufgewendet, die beginnen, Wellen im Terahertz-Bereich auszusenden.

Weitere Studien haben gezeigt, dass die mit Wasser gewonnene Terahertz-Strahlung einige Merkmale in Bezug auf die mit anderen Methoden gewonnene Strahlung aufweist. Im Fall von Wasser führt eine Verlängerung der Dauer des Laserpulses zu einer Zunahme der Anzahl und Energie der Terahertz-Wellen, während andere Methoden eine Verringerung der Dauer und eine Erhöhung der Energie des Pulses erfordern, um den gleichen Effekt zu erzielen . Zweitens hängt die Energie und Menge der Terahertz-Strahlung von der Polarisation des Lichts und dem Einfallswinkel des Laserlichtstrahls auf die Oberfläche des Wasserfilms ab.

Die von Wissenschaftlern erzielten Ergebnisse können noch nicht aus der Sicht physikalischer Gesetze und Mechanismen erklärt werden, die Wissenschaftlern bekannt sind, die an den Entstehungsprozessen von Terahertz-Strahlung beteiligt sind. Daher ist es noch sehr früh, über die Möglichkeit einer praktischen Anwendung von Wasser als Strahlungsquelle zu sprechen. Wissenschaftler erhoffen sich von der weiteren Erforschung der Wechselwirkungen zwischen Laserlicht und Wasser ein Verständnis der ablaufenden Prozesse, auf deren Basis neue Terahertz-Technologien entwickelt werden können.

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Energie aus dem Weltraum für Raumschiff 08.05.2024

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Neue Methode zur Herstellung leistungsstarker Batterien 08.05.2024

Mit der Entwicklung der Technologie und dem zunehmenden Einsatz von Elektronik wird die Frage der Schaffung effizienter und sicherer Energiequellen immer dringlicher. Forscher der University of Queensland haben einen neuen Ansatz zur Herstellung von Hochleistungsbatterien auf Zinkbasis vorgestellt, der die Landschaft der Energiebranche verändern könnte. Eines der Hauptprobleme herkömmlicher wiederaufladbarer Batterien auf Wasserbasis war ihre niedrige Spannung, die ihren Einsatz in modernen Geräten einschränkte. Doch dank einer neuen, von Wissenschaftlern entwickelten Methode konnte dieser Nachteil erfolgreich überwunden werden. Im Rahmen ihrer Forschung wandten sich Wissenschaftler einer speziellen organischen Verbindung zu – Catechol. Es erwies sich als wichtige Komponente, die die Stabilität der Batterie verbessern und ihre Effizienz steigern kann. Dieser Ansatz hat zu einer deutlichen Spannungserhöhung der Zink-Ionen-Batterien geführt und sie damit wettbewerbsfähiger gemacht. Laut Wissenschaftlern haben solche Batterien mehrere Vorteile. Sie haben b ... >>

Alkoholgehalt von warmem Bier 07.05.2024

Bier, eines der häufigsten alkoholischen Getränke, hat einen ganz eigenen Geschmack, der sich je nach Temperatur des Konsums verändern kann. Eine neue Studie eines internationalen Wissenschaftlerteams hat herausgefunden, dass die Biertemperatur einen erheblichen Einfluss auf die Wahrnehmung des alkoholischen Geschmacks hat. Die vom Materialwissenschaftler Lei Jiang geleitete Studie ergab, dass Ethanol- und Wassermoleküle bei unterschiedlichen Temperaturen unterschiedliche Arten von Clustern bilden, was sich auf die Wahrnehmung des alkoholischen Geschmacks auswirkt. Bei niedrigen Temperaturen bilden sich eher pyramidenartige Cluster, wodurch die Schärfe des „Ethanol“-Geschmacks abnimmt und das Getränk weniger alkoholisch schmeckt. Im Gegenteil, mit steigender Temperatur werden die Cluster kettenförmiger, was zu einem ausgeprägteren alkoholischen Geschmack führt. Dies erklärt, warum sich der Geschmack einiger alkoholischer Getränke, wie z. B. Baijiu, je nach Temperatur ändern kann. Die Erkenntnisse eröffnen Getränkeherstellern neue Perspektiven, ... >>

Zufällige Neuigkeiten aus dem Archiv

Der Bau der Hauptstufe des superschweren Weltraumraketensystems ist abgeschlossen 08.01.2020

Die NASA und Boeing haben die Arbeiten am Hauptteil der neuen superschweren Rakete Space Launch System (SLS) abgeschlossen, die Menschen und Fracht in den Weltraum bringen soll. Die im Michoud-Werk der NASA in New Orleans hergestellte Basiseinheit befindet sich derzeit auf dem Weg nach Mississippi, wo sie wichtigen Tests unterzogen wird.

SLS ist ein wichtiger Bestandteil des Artemis-Programms, der Initiative der NASA, bis 2024 Menschen zum Mond zurückzubringen. Wenn der Bau vollständig abgeschlossen ist, wird das Space Launch System die stärkste Rakete der Welt sein. Die Bühne wurde auf einen Lastkahn verladen und zum NASA-Weltraumzentrum in Mississippi geschickt. Dort wird sie vor dem ersten Start der Mission alle Hauptphasen der Green Run-Tests bestehen. Der Test umfasst Betankung und Volllast der vier Haupttriebwerke, wie beim eigentlichen Start. Die Rakete wird nicht auf der Startrampe installiert, sondern auf einem Prüfstand.

Diese Tests sollen diesen Sommer stattfinden, danach kann die Rakete zum Kennedy Space Center in Cape Canaveral (voraussichtlich zwischen Juli und Oktober 2020) fliegen. Doch bis dahin ist noch viel zu tun, insbesondere um die Raketenspitze zu installieren und die Orion-Kapsel darauf zu befestigen. Der Erstflug der SLS mit dem Schiff wird ohne Besatzung stattfinden, die NASA wird die Wirksamkeit der Kapsel im Weltraum testen.

Die US-Raumfahrtbehörde hat noch kein genaues Startdatum für die Artemis 1 getaufte Mission festgelegt. Ein Jahr nach dem Testflug plant die NASA den Start einer weiteren Rakete, jedoch mit einer Besatzung an Bord. Laut John Shannon, Vizepräsident und Projektmanager von Boeing SLS, ist der Bau der zweiten Rakete 40 % schneller. Die schwierigsten Aufgaben waren der Schweißprozess und die Erstellung des Teils der Bühne, in dem die Motoren installiert werden.

In der Zwischenzeit muss die NASA noch viele andere Dinge durchdenken. Dies sind Raumanzüge und Mondmodule. Dieses Jahr wird ein Meilenstein für die Agentur, da es zeigen wird, ob die NASA all dies vorbereiten kann, um Astronauten sicher zur Mondoberfläche zu bringen.

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